Che in Microtus oregoni ci fosse qualcosa di strano era noto fin dagli anni 60’. Questo piccolo roditore, chiamato arvicola strisciante, aveva incuriosito gli scienziati grazie al suo insolito numero di cromosomi sessuali: i maschi possiedono due cromosomi sessuali, così come ci si aspetterebbe da qualsiasi altro maschio mammifero XY, mentre le femmine possiedono solamente un cromosoma X, risultando X0. Ma anche nei maschi accade qualcosa di strano: durante le meiosi della linea germinale, che porta alla formazione dei gameti, l’unico cromosoma a segregare è Y e per questo, all’interno degli spermatozoi, del cromosoma X non vi è mai traccia. Questo significa che metà degli spermatozoi prodotti trasportano Y (daranno origine ai maschi),  l’altra metà invece è priva di cromosomi sessuali (e quindi ne nasceranno delle femmine).

Colpo di scena: il cromosoma Y, in realtà, non c’è più
Un team di scienziati ha dunque recentemente deciso di investigare, ritenendo doveroso studiare più a fondo la genetica di questo raro esempio di eccezione alla regola XX/XY. E avevano ragione. Nello studio pubblicato in maggio su Science, i ricercatori raccontano la sorprendente scoperta: i due cromosomi sessuali dei maschi di arvicola strisciante non erano XY ma piuttosto XX. I due cromosomi X però, non sono esattamente uguali: uno è identico a quello femminile (X^m) mentre l’altro non lo è (X^p). Gli scienziati hanno quindi immaginato che sul cromosoma X^p avrebbero trovato i geni responsabili dei caratteri sessuali maschili ereditati dall’ormai perso cromosoma Y e, invece, ennesimo colpo di scena. A quanto pare i geni Y-derivati sono presenti in modo tutto sommato equo sia su X^m che su X^p. E non si tratta di geni di secondaria importanza perché uno di questi è proprio il gene Sry, il gene codificante per il fattore di determinazione dei testicoli (TDF), proteina che determina il cambiamento della gonade indifferenziata in una gonade maschile.

Cosa impedisce allora a questi geni di esprimersi nella femmina e trasformarla in un maschio? Forse è la domanda sbagliata. Una più corretta potrebbe essere in che modo X^p permette ad un individuo di non diventare femmina? Forse è proprio il contributo dell’ ”altro” cromosoma X a permettere la mascolinizzazione. Almeno così ritenevano gli scienziati che, per risolvere questa complicata situazione, hanno pensato che nei maschi il cromosoma X^m fosse inespresso, mentre l’espressione specifica di X^p permettesse la differenziazione in individui maschi. Terzo colpo di scena: ad essere inespresso tramite il legame con un RNA non codificante (Xist) è proprio il cromosoma X^p.

Un grattacapo genetico Nei maschi, quindi, l’ unico cromosoma ad essere espresso è quello che viene espresso anche nelle femmine. E questo solleva parecchie domande. Come fa una femmina a rimanere tale ed a non prendere la via maschile? E, viceversa, come fa un individuo a diventare maschio? Quali meccanismi sono coinvolti nel silenziamento/espressione dei geni Y-derivati rispettivamente in femmine e maschi? E come si è giunti a questo particolare grattacapo genetico? Almeno per quest’ultima domanda gli scienziati azzardano come risposta quella che ritengono l’ipotesi più probabile: un evento di fusione tra il cromosoma X e Y durante la meiosi maschile porta alla formazione di un proto-X^p. Successivamente, le sequenze genetiche Y-derivate vengono trasferite dal cromosoma proto-X^p ad un cromosoma standard X, a causa di una ricombinazione non omologa durante la spermatogenesi. Il trasferimento e copia (o se vogliamo usare un altro termine, backup) di queste sequenze genetiche, altamente conservate dall’evoluzione poiché determinanti per la sopravvivenza della specie, getta le basi per la futura perdita del cromosoma Y, non più fondamentale perché non più detentore esclusivo dei geni sessuali maschili. Successivamente alla perdita del cromosoma Y, in qualche modo, il sistema si riarrangia portando al peculiare cariotipo (cioè numero e morfologia dei cromosomi) dell’arvicola strisciante, nella quale due aplotipi (combinazioni di varianti alleliche) di cromosoma X portano entrambi geni Y-derivati.

Non è l’unica eccezione al sistema XX/XY Il sistema cromosomiale XX/XY è stabile da più di 150 milioni di anni nei mammiferi ma M.oregoni dimostra che, anche per i placentati, ci possono essere modi alternativi per creare un sistema con maschi e femmine. E questa eccezione alla regola non è l’unica: altri roditori come Ellobius lutescens oppure Tokudaia osimensis hanno perso il loro cromosoma Y e, tuttavia, esattamente come M. oregoni, presentano maschi e femmine in grado di riprodursi efficacemente. Durante l’evoluzione di queste specie, nonostante gli sconvolgimenti genetici, si è riaffermato un sistema stabile con due sessi e questo rende questi animali importanti soggetti di studio per comprendere meglio il funzionamento e l’evoluzione dei cromosomi sessuali. Riferimenti: Couger, Matthew B., et al. “Sex chromosome transformation and the origin of a male-specific X chromosome in the creeping vole.” Science, vol. 372, no. 6542, 7 May. 2021, pp. 592-600, doi:10.1126/science.abg7019. Immagine: Science